Устройство для ввода-вывода информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для коммутации цепей постоянного и переменного тока и вывода дискретных сигналов на исполнительный механизм в информационно-управляющих вычислительных системах . Цель изобретения - повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретных сигналов. Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 Связи, первый 3 и второй 5 блоки контроля, блок 4 контрольных воздействий, датчик 6 тока в виде резистора и развязывающий элемент 7 в виде диода. Поставленная цель достигается за счет того, что обеспечивается не только возможность контроля исправности устройства как при подсоединении, так и при отсоединении нагрузки, но и указывать характер отказа.7 ил. W Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 06 F 3/ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649350/24 (22) 10,О2.89 (46) 30.12,91. Бюл. и 48 (71) Государственный BcecoesH A ральный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации (72) Э,M. Змазнев (53) 381.327.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 1226432, кл. G 06 F 3/ОО, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N . 1275416, кл. 6 06 F 3/00, 1985.

O (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-ВЫВОДА

ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и применяется для коммутации цепей постоянного и переменного тока и ввода и вывода дискретных сигналов на исполнительный механизм в информационно-управляющих вычислительных системах (ИУВС

Цель изобретения — повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретных сигналов.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — блок коммутации; на фиг.3 — блок связи; на фиг.4 — блок контроля состояния; на фиг.5 — блок контрольных воздействий; на фиг.6 — блок контроля достоверности; на фиг.7 — таблица состояний сигналов блока контроля достоверности..ЯЛ 1792356 А1 для коммутации цепей постоянного и переменного тока и вывода дискретных сигналов на исполнительнь и механизм в информационно-управляющих вычислительных системах. Цель изобретения — повышение надежности и достоверности ввода-вывода дискретн ых сигналов. Устройство содержит .блок 1 коммутации, блок 2 связи, первый 3 и второй 5 блоки контроля, блок 4 контрольных воздействий, датчик 6 тока в виде резистора и развязывающий элемент 7 в виде диода. Поставленная цель достигается за счет того, что обеспечивается не только возможность контроля исправности устройства как при подсоединении, так и при отсоединении нагрузки, но и указывать характер отказа. 7 ил, Устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 связи, первый блок 3 контроля, блок 4 контрольных воздействий, второй блок 5 контроля, датчик 6. тока, например, в виде резистора, развязывающий элемент 7 в виде диода, первый 8, второй 9 и третий 10 управляющие входы блока 1, первый 11 и второй 12 выходы блока I, вход 13 и выход

14 блока 2, первый 15 и второй 16 выходы блока 3, первый 17 и второй 18 выходы блока

4, первый 19 и второй 20 входы блока 4, выход 21 блока 5 и нагрузку 22.

Блок 1 коммутации содержит выходной транзисторный ключ 23, нагруженный на элемент гальванической развязки и коммутации, роль которого выполняет электромагнитное реле 24 с контактами 25, логический элемент И 26 и триггер 27 с тум1702356 блерами 28 и 29, обеспечивающими автономное управление устройством. Тактовый и информационный входы триггера 27 соединены соответственно с тумблерами 28 и

29 и соответствующим управляющим входом узла коммутации, Изменение состояния триггера осу цествляется изменением уровней сигналов на тактовом и информационном входах по средством включения тумблеров 28 и 29 либо соответствующих логических сигналов по входу 8 устройства.

При этом наличие потенциала ".Оответствующего уровню логической """ на информационном и тактируемом входах триггера

27 соответствует переходу eIo в "" "-е состояние, а ключа 23 при условии отсутствия сигнала блокировки по входу 8 устройства в открытое состояние и замыканию контактов

25 реле 24, что означает включение нагрузки

22. Выключение нагрузки обеспечивается переводом триггера в "0"-е состояние посредством включения тумблера 28 при выключенном тумблере 29.

Блок 2 связи содержит транзисторный ключ 30, элемент 31 индикации„оптронкую пару 32, фильтр 33. Функционально блок 2 обеспечивает прием, индикацию и передачу кода состояния линии связи с нагрузкой на логическую обработку в блок 5 контроля.

Блок 3 контроля содержит пороговые устройства 34 и 35, оптронные ключи 36 и

37, делитель 38 напряжения, фильтр 39.

Функционально блок 3 обеспечивает контроль состояния управляющих цепей, входа

9 и нагрузки 22 посредством сравнения уровня входного сигнала U«v8 входе 9 блоКа 3 С OfIOPHbIM СИГHBJIOM Uo>>, KQTOPbIA ЗаДак с помощью делителя 38, и формирования и передачи сигнала, соответствующего уровню логической "1", по соответствующему входу блока 5 в случае их превышения. На

-выходе 15 формируетея логическая "1", если уровень входного сигнала

0вх > Uonk а на выходе 16, если

>->«>Ооп2 Uori2>Uonl, Блок 4 контрольных воздействий содержит транзисторные ключи 40 и 41: тумблером 42 и транзисторным оптроном 43 для коммутации цег>ей постоянного тока и оптронные ключи 44 и 45, которые конструктивно выполненые аналогично ключу 36, фильтр 46. Функционально блок 4 служит для формирования пробных воздействий (тестовых сигналов), обесг1ечивающих проверку работоспособности блока 2 связи„исправности входа 9 с нагрузкой 22 и блока 1 коммутации.

Формирование пробных воздействий на выходах 9 и 13 блока 4 осуществляется посредством включения тумблера 42 соответствующих ключей 40 и 41 либо подачей

5 сигналов соответствую цих логических уровней по входу 19 или 20 соответственно. При этом на выходе 17 или 16 соответственно формируется сигнал обратной связи, свидетельствующий о режиме соот10 ветствующего тестирования.

Блок 5 контроля содержит логические элементы И 47 и 48, логический элемент

ИЛИ 49, формирующий сигнал нарушения достоверности управления и исправности

15 устройства и логические элементы И 50 — 56.

Функционально блок 5 обеспечивает контроль режима работы устройства, достоверности управления и работоспособности устройства, которая может быть нарушена

20 как при отсутствии, так и в процессе управления, что одинаково плохо и требует немедленного устранения неисправности.

>"..игнал нарушения работоспособности устройства и достоверности управления Х49

25 формируется на выходе логического элемента ИЛИ 49 независимо от того активизировано око или кет.

В случае нарушения работоспособности устройства на выходе элемента 49 фор30 мируется обобщенный сигнал нарушения достоверности управления Х49, соответствующий логической "1", а на выходах логических элементов 50-56 сообщения о возможных причинах неисправности.

35 На фиг.7 приведена таблица состояний логических сигналов на входах и выходах элементов блока 5 контроля в различных режимах работы устройства и типы возможных нарушений и последствий нарушений.

40 Представленные в таблице сигналы Хи, Х14, Х>5, Х16, Х">7, Х18 логические сигналы на соответствующих входах блока 5, а Хи -Х56

- логические сигналы на выходах соответствующих логических элементов блока 5, 45

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии тумблеры 28 и 29 блока 1 коммутации и тумблер 42 блока 4 контрольчых воздействий выключены.

Триггер 27 в сброшенном ("0"-ом) состоянии, что Осуществляется предварительным включением тумблера 28 при выключенном тумблере 29. В соответствии с этим состоянием ключ 23 закрыт, контакты 25 реле 24 разомкнуты, а оптронная пара 32 блока 2 связи возбуждена источником питания чеpcs нагрузку 22. В связи с этим ключ 30 блока 2 связи закрыт и сигнал Xl4 на выходе

14 соответствует логической "1". При этом

1702356

35

40 сигналы Х11 на выходе 11, Х1р на выходе 12 блока 1 коммутации, Х1 на выходе 15 и Х16 на выходе 16 блока 3 контроля соответствуют значению логический "0". В соответствии с таблицей состояния на выходе логического элемента И 47 формируется сигнал Х47, соответствующий значению логической "1", а на выходе логического элемента ИЛИ 49— сигнал X4g, соответствующий логическому

"0", что указывает на режим отсутствия управления (режим 1) и нарушений в цепях управления и питания устройства и нагрузки 22.

При необходимости включения нагрузки 22 включаем тумблеры 29 и 28, Триггер

27 переходит в единичное состояние, При условии отсутствия сигнала блокировки по входу 13 логический элемент 26 переходит в состояние, соответствующее логической

"1", и, открывая выходной ключ 23, формирует на выходе 12 блока 1 коммутации сиг нал X

Контакты 25 реле 24 замыкаются, шунтируя цепь возбуждения светодиода оптронной пары 32 блока 2 связи. Ключ 30 открывается и сигнал Х,4 на выходе 14 принимает значение логический "0". Одновременно через замкнутую цепь контактов 25 и датчик бтока течет ток, величина которого определяется состоянием входа 9 и нагрузки 22.

При исправной нагрузке и отсутствии нарушений (обрывов или коротких замыканий) в входе 9 уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает на заданную величину опорный сигнал U<> 1 и переводит пороговое устройство 35 в состояние, соответствующее логической "1". Оптронная пара 32 ключа 37 возбуждается и переводит

его в закрытое состояние. Сигнал X

3 принимает значение, соответствующее логической "1". В соответствии с таблицей состояния входных сигналов на выходе логического элемента 48 формируется сигнал

Х4з, соответствующий логической "1", а сигнал Х47 на выходе элемента 47 — логический

"0", что говорит о начале управления (включении нагрузки 22), на выходе логического элемента 49 сигнал Х49 сохраняет значение логического "0", что говорит об отсутствии каких-либо нарушений и достоверности уп-. равления. Зто состояние сохраняется до тех пор, пока не приходит сигнал останова, т.е. не производится сброс триггера 27 в "0"-е состояние либо не приходит сигнал блокировки управления от внешнего источника по входу 10 блока 1.

В случае появления нарушений в цепях нагрузки, например, обрыва входа 9, сигнал на входе 11 блока 3 принимает нулевое значение. Пороговое устройство 35 переходит в исходное "0"-е состояние. Ключ 37 открывается и сигнал Х15 нэ выходе 15 блока 3 принимает значение логический "0". В соответствии с таблицей состояний на выходе логического элемента 49 появляется сигнал

X

9, которое может быть вызвано как обрывом, так и коротким замыканием в входе 9.

Для снятия этой неопределенности и выяснения характера отказа необходимо снять управление, т.е. перевести триггер 27 в "0"-е состояние(при этом сигнал Х14 сохраняет свое "О"-е значение), и, включая тумблер 42 ключа 41 блока 4, подаем принудительно питание Е в вход 9 через открывшийся транзисторный оптрон 43 ключа 41, За счет принудительного возбуждения оптронной пары 32 оптронный ключ

45 блока 4 переходит в закрытое состояние и на выходе 17 блока 4 формируется сигнал

Х т, соответствующий логический "1", что говорит о режиме тестирования входа 9 связи (режим 3.1). Одновременно в случае обрыва входа 9 возбуждается оптронная пара

32 ключа 30 блока 2 связи и переводит его в закрытое состояние. Сигнал Х14 на выходе

14 принимает значение логическая "I", что подтверждает обрыв линии связи. На выходе логического элемента 51 блока 5 появляется сигнал Ху, соответствующий логической "1", При наличии короткого замыкания в входе 9 входная цепь оптронной пары 32 блока 2 шунтирована короткозамкнутым входом 9, из-за чего возбуждение оптронной связи 32 не происходит и сигнал Х14 на выходе блока 2 связи сохраняет значение логической "0". На выходе логического элемента 52 блока 5 появляется сигнал Хы, соответствующий логической "1". Для проверки достоверности полученных выводов о причине отказа (для случая сложного отказа), снимая возбуждение входа 9, проверяем исправность блока 2 связи.

Для этого, выключая тумблер 42 ключа

41, включаем тумблер 42 ключа 40. Транзисторный оптрон 43 ключа 41 закрывается и разрывает цепь принудительного питания, Оптронный ключ 45 открывается и сигнал

Х17 на выходе 17 блока 4 принимает значение логического "0", а транзисторный оптрон 43 ключа 40 открывается и возбуждает оптроны 32 блока 2 связи и ключа 44 блока

4. На выходе 18 блока 4 появляется сигнал

Хщ, соответствующий логической "1 . что говорит о тестировании блока 2 связи (режим 3.2), При исправном блоке 2 связи оптрон 32 . возбуждается и переводит ключ 30 блока 2 связи в закрытое состояние, Сигнал Хи на выходе 14 принимает значение логической

"1", à s случае отказа — логического "О". В последнем случае на выходе 21 логического элемента 53 формируется сигнал Хзз, соответствующий логической "1", указывающий на отказ блока 2 и недостоверности ранее полученных выводов о причинах нарушений, В случае нарушений s цепях нагрузки 22 при ее включении, например межвитковом замыкании в нагрузке, ее омическое сопротивление уменьшается, что приводит к росту тока в цепи датчика 6 тока. Уровень сигнала на входе 11 блока 3 контроля превышает не только Бом, но и U«2, переведя пороговые устройства 34 и 35 в состояние логической "I". В результате этого олтронная пара 32 ключей 36 и 37 возбуждается и переводит их в закрытое состояние. Сигналы Х ь и Хы на выходах

15 и 16 соответственно принимают значение, соответствующее логической "1", В соответствии с таблицей состояний логических сигналов на выходе логического элемента И 54 формируется сигнал Ху, со. ответствующий логической "1", что говорит, о нарушениях в цепях нагрузки 22, Кроме этих сообщений в соответствии с таблицей, состояний на выходе логического элемента

55 формируется сигнал Xgg, соответствующий логической "1", если сигнал команды на снятие управления не проходит, что как и в случае короткого замыкания входа 9 приводит к самовыключению (самоходу) нагрузки, а на выходе логического элемента 56 соответствующий логической "1" сигнал Хю, если не проходит команда на включение управления и нагрузка 22 не включается.

Формула изобретения

5 Устройство для ввода.-вывода информации, содержащее блок коммутации и блок связи, второй управляющий вход блока коммутации является информационным входом устройства. от лича ю щеес я тем. что, 10 с целью повышения надежности и достоверности вввода-вывода дискретных сигналов, в него введены первый и второй блоки контроля, блок задания контрольных воздействий, датчик тока и развязывающий элемент

15 на диоде, второй управляющий вход блока коммутации соединен с анодом диода и с первым выходом блока задания контрольных воздействий, катод диода соединен с входом блока связи и с вторым выходом

20 блока задания контрольных воздействий, первый и второй входы котороц> являются соответственно четвертым и пятым управляющими входами устройства, третий и четвертый выходы блока задания контрольных

25 воздействий соединены соответственно. с первым и вторым информационными входами второго блока контроля, гретий, четвертый, пятый и шестой информационные входы которого соединены соответственно

30 с выходом блока связи, с вторым выходом блока коммутации, с первым и вторым выходами первого блока контроля, вход которого соединен с первым входом блока коммутации и первым выводом датчика тока, вто35 рои вывод которого соединен с, шиной питания, первый и третий управляющие входы блока коммутации являются соответственно первым, вторым и третьим управляющими входами устройства, выходы

40 второго блока контроля являются выходами устройства.

1702356

1".02356

1702356

1т02356

Ви Ф о о

33

31

ЯR Я !

3 Й Q

С4 f4 Р»

CQCTBBHT8flb С.КулиШ

Техред M,Ìoðãåíòàf!

Редактор T.Ãîðÿ÷åâà

Г

Корректор M.Màêñèìèøèíåö

Заказ 4543 Тираж Подписнс!е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, М(-35, Рауаская наб., 4/5

Ппоияволстеенно-излятельсяий комбинят "Пятент". r. Ужгоппл. чл.Гягяпиня. 101